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中国发起迄今最大规模环境与气候变化科学研究计划

媒体:搜狐  作者:搜狐
发布:碳汇资讯
2018/8/8 7:14:20   

                 藏东南帕隆4号冰川,拍摄于2006年。摄影徐柏青

中科院院士、中科院青藏高原研究所名誉所长姚檀栋没有想到,6月19日-23日在瑞士达沃斯举办的“Polar2018极地开放科学大会”上,他向与会150多名国际极地科学家发出的“三极”研究合作倡议,回响强烈。

缘 起

青藏高原、南极和北极是对全球气候变化最敏感的地区。在全球变暖大背景下,这些区域的环境与气候的剧变正在严重影响着全球以及我国的生态环境。

基于这样的背景,中国科学家在大会上发出合作研究的邀约,激起国际同行的浓厚兴趣。

实际上,去年11月底,来自中国科学院、教育部、中国气象局等7个部门的66位专家参加的香山科学会议上,时任科技部部长万钢曾就开展“三极环境与气候变化”大科学计划(以下简称“三极”计划)提出建议。

他认为,我国在三极环境与气候变化领域有着良好的研究基础,加上近年在深地钻探、卫星资源和超算方面的快速发展,已经具有了牵头开展新一轮气候变化研究的潜力。

记者了解到,目前“三极”计划方案已经初步通过高层审议。

这意味着,一个由中国科学家发起并主导的迄今规模最大的环境与气候变化科学研究计划已破茧而出。

迄今为止,“三极”计划的参与者包括20余位中国科学院、工程院院士,60余家机构,前期参与计划讨论设计的和编制的科研人员上百人。

7月的一个周日,在中科院青藏高原所的一间办公室,长期野外工作的姚檀栋幽默又充满激情,详细解答《中国科学报》记者对“三极”计划的追问。

去年2月份的一天,姚檀栋、吴立新两位院士以及北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院院长程晓3人,受科技部社会发展科技司的委托坐在了一起,探讨三极研究的未来。

那天,他们聊得很兴奋,形成了一个非常好的思路。

此后的几个月间,以三人为首的工作组非常密集地开了十几次研讨会,编制方案,最后讨论出一个大科学计划的雏形,这就是“三极”计划。

据了解,“三极”计划的总体目标就是构建三极环境与气候天空地冰海一体化观测系统,揭示三极多圈层环境与气候变化机理,预测、预估三极与全球气候环境的未来,为应对气候变化、保障极地安全、构建人类命运共同体提供科技支撑。

“三极”计划与每个人都息息相关。

一见面,程晓就给前来采访的《中国科学报》记者举了一个发生在北京的鲜活的例子:去年年末,北京的雾霾天数明显减少,蓝天多了起来。在大家欣喜于大气污染治理的快速成效时,研究“三极”的专家非常明白之中的机理并保持理智。

程晓说,来自北极的寒潮带来了冷空气,对于京津冀地区污染物的驱散起到了强大的推动作用,因此蓝天增多可以称为“天帮忙”。转过年到2018年年初,静稳天气再次占主导的时候,雾霾依旧非常严重。

“三极地区的地理范围是我国“一带一路”倡议的核心区域,也是其在南北半球的重要延伸,三极地区冰冻圈的变化对全球气候系统影响巨大,随着全球气候变化,三极地区环境变化有可能带来一系列全球问题。”程晓分析了三极研究的战略意义。

作为发起人之一,程晓因为签证问题没有参加成达沃斯的科学大会。这让他至今仍觉非常遗憾。他从事极地研究20年,参加过我国4次南极科考,多次进入北极地区考察,是我国极地遥感领域的学术带头人之一。

他指出,三极环境与气候的变化有着显著的全球效应。

三极冰川融化导致的海平面上升对全球、特别是岛屿国家和沿海低洼地区的生存环境产生巨大威胁。三极变暖导致的温室气体释放也是影响全球气候变化的关键因素之一。三极环境与气候变化也与中纬度地区的极端天气事件频发相关,影响全球社会经济发展。

而中国是气候变化的直接受害者,冰川融化、海平面上升、极端天气气候与环境事件增多、生物多样性减少等直接影响“美丽中国”建设。

焦 点

国家深海大洋“973项目”首席科学家吴立新院士见证了青岛海洋科学与技术试点国家实验室(以下简称海洋试点国家实验室)的诞生与发展。

尽管异常忙碌,但是7月6日周五,在两场会议的中间,吴立新还是给了记者40分钟的采访时间。关于中国科学家对“三极”的研究进展,他进行了非常细致的梳理。

中国第四次北极科学考察期间,雪龙船停在北冰洋海冰区,科学家登上浮冰,开展短期冰站作业。摄影史久新

吴立新表示,海洋在“三极”计划中占居重要地位,这其中不仅是因为南北极海洋的变化对全球和我国气候的影响,南北极海洋观测网建设以及众多观测设备与技术的发展,更重要的是落实国家关于“依托北极航道的开发利用,与各方共建冰上丝绸之路”的重大战略部署,急需加强极地海洋的科学研究水平、科技开发能力和科技人才储备。

“我国在极地海洋科技发展和人才储备上取得了长足的进展。南极考察已经连续开展了30多年,考察海域主要在南极半岛周边、普利兹湾、威德尔海和罗斯海等海域。其中,普里兹湾是我国南极考察的重点调查海域,在此已经积累了超过20年的实测数据。”吴立新一谈起这个话题,颇为兴奋。

我国对北极的研究起步较晚,自1999年我国首次组织实施以我为主的北极科学考察以来,至2017年成功实施了7次多学科综合考察,在白令海和北冰洋太平洋扇区开展了系统的有关海洋环境变化和海-冰-气系统变化过程的关键要素考察与观测。

2008年1月,中国第24次南极科学考察队内陆冰盖考察队登顶南极冰盖最高点——冰穹A,程晓负责冰穹A地区昆仑站选址大范围制图项目。(图片提供:程晓)

经过长期的考察和研究工作,我国在极地科学领域取得了很多成果,部分研究已进入国际领先行列,其中关于南大洋深层海洋混合过程、格陵兰岛冰盖加速融化对全球海平面的贡献以及高纬度海洋环流在全球气候变化中的作用等问题的研究成果均发表在Nature系列,Science等国际权威学术期刊,得到了国际同行和社会公众的关注。

同时,为了加强在极端环境下获取连续观测数据的能力,我国科学家也自主研发了冰基剖面浮标等极区海洋-大气-海冰观测设备,极大地推进了我国在极区观测能力的建设。

“但是需要注意到,我国关于青藏高原的研究在国际上处于领先地位,而在南北两极的研究在国际上仍没有显著优势。要在极地海洋科学领域走在国际领先地位,成为引领极地科学发展的重要力量,必须依托‘三极’计划,继续充实极地科学的研究团队,在国际极地科学的前沿领域开展研究,推动极区的海洋科学研究。”

吴立新说,“为此,海洋试点国家实验室于去年的12月24日开展了‘极区海洋前沿科学问题和核心探测技术预研究’项目的论证,并于今年7月1日正式启动。这些工作都是在为‘三极’计划的实施汇聚人才,奠定基础”。

2014年1月,中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心成立,姚檀栋任中心主任。

青藏卓越中心成立以来,各研究团队围绕印度与欧亚大陆碰撞时间和方式、青藏高原隆升古高度及影响、西风与季风影响及环境和灾害效应等,进行了多圈层相互作用综合集成研究,取得了具有重要国际影响力的突破性成果,在Nature系列、Science、PNAS等国际权威期刊发表20多篇论文,为青藏高原环境保护和社会发展发挥了重要科学支撑作用。

“我们其实有3个重大成果,其一,提出了青藏高原碰撞隆升时空变化的新观点;其二,证实了青藏高原的远程辐散源效应;其三,发现了西风季风作用链对青藏高原现代环境的决定性影响。”

后来,其研究成果被简明扼要地总结为三条:(青藏高原)气候变湿变暖;青藏高原生态变绿;青藏高原出现了更多灾害风险。

“实际上,青藏所的成就本身就是三极计划的驱动器。”姚檀栋说。

愿 景

今年6月底,程晓作为专家,见证了姚檀栋被聘为兰州大学双聘院士、并担任泛第三极生态环境与气候变化前沿科学中心学术主任。

此次会议还请了无锡超算的人去参会,要用中国最快的计算机发展开展第三极地区生态气候与环境变化的模拟,在程晓看来,思路非常好。

4月,由北师大牵头的“教育部极地环境与气候变化前沿科学中心”通过教育部论证并立项。自此,程晓有了一个新的头衔,教育部极地环境与气候变化前沿科学中心主任。

“人才是第一位的”,程晓表示,“三极”计划是个长远的计划,分4步走,2020年正式推出,最终要面向本世纪中叶,2050年。

计划中有个核心的任务是人才培养,要集中国内外科学家的力量来集中解决大科学问题。

“在三极地区扎实的研究基础、强大的基础设施、良好的国际合作关系、广泛的国际影响力都是大科学计划未来实施的重要基础。” 程晓指出。

2017年在美国阿拉斯加巴罗开展第二次海冰-雾-冰下海洋联合观测时拍摄的海冰和日落,中国队员骑着雪地摩托去冰上观测站。 摄影陈显尧

要避免“三极”成为一个“大口袋”。

程晓说,地球系统本来就非常复杂,但是,要有大科学目标,不能因为要“大而全”而没有特色,导致没有阶段性的成果出来。

“三极”计划最难解决最前沿的问题是未来环境变化的不确定性,姚檀栋表示。可能在他看来,自己最关注的是“国家怎么看、国际怎么想”。

姚檀栋介绍说,“三极”大科学计划分筹备启动、重点引领、全面引领以及三极强国四个阶段。

在泛第三极地区环境变化与水资源安全、三极冰冻圈生态系统过程与服务功能、三极深部探测与环境演变、极地海气能量与物质循环、三极天基全时观测系统和三极环境变化的对比与关联等六大具有良好研究基础的方向率先开展研究。

“三极与全球变化直接相关,而且能够服务于全世界、人类命运共同体及全球生态文明建设的需求。三极研究极具探索性,能够吸引科学家和大众的好奇心,也应当鼓励更多的人参与进来。三极计划,作为一个全新的国际大科学计划要如何构建、采用何种模式,顶层设计是一定要要清晰的。”姚檀栋表示。

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